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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Computerprogramm und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach den nebengeordneten Patentansprüchen.
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Vom Markt her bekannt sind Brennkraftmaschinen mit Einspritzsystemen und Injektoren, bei denen während des Betriebs Parameter der Injektoren ermittelt bzw. gesteuert werden können, um das Verhalten der Brennkraftmaschine zu optimieren. Insbesondere zeigt sich, dass auch bauartgleiche Injektoren häufig unterschiedlich eingestellt oder gesteuert werden müssen, um während eines Arbeitsspiels eine gleiche Menge an Kraftstoff einspritzen zu können. Dies ist sowohl durch Herstelltoleranzen bedingt als auch durch individuelle Veränderungen der Injektoren während ihrer Lebensdauer.
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Häufig werden Injektoren während der Fertigung in einem abschließenden Vorgang hinsichtlich der individuellen Einspritzmengen vermessen. Die so gewonnenen Messdaten werden in einem Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine gespeichert und zur Ansteuerung verwendet, was als Injektor-Mengenabgleich oder auch als IMA bezeichnet wird. Damit kann sichergestellt werden, dass die mit diesen Injektoren bestückte Brennkraftmaschine die vorgeschriebenen Abgaswerte einhält, ohne dass zusätzliche Kalibrierfunktionen oder dergleichen erfolgen müssen. Werden – beispielsweise bei Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen Injektoren durch den Kundendienst gegen Neuteile ausgetauscht, so werden Parameter für den Injektor-Mengen-Abgleich (IMA) im Motorsteuergerät abgelegt. Dies ist im Rahmen heutiger Werkstattdiagnosen möglich. Werden entgegen der Vorschrift die IMA-Werte nicht in das Motorsteuergerät geschrieben, so kann es zu Einspritzmengenabweichungen und gegebenenfalls zu einem Überschreiten gesetzlich vorgegebener Grenzwerte von Abgasemissionen kommen. Ein solcher Fall sollte möglichst von der On-Board-Diagnose erkannt werden.
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Bekannt ist auch eine sogenannte Zylindergleichstellung oder Mengenausgleichsfunktion. Trotz des IMA kommt es auf nämlich noch zu Abweichungen der Einspritzmenge von einem Zylinder zum anderen. Dies wird durch eine drehzahlbasierte Ausgleichsfunktion kompensiert, bei der das Steuergerät im Betrieb die entsprechenden Korrekturwerte lernt.
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Die
DE 102 15 610 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens von Injektoren, wobei eine Einrichtung zum Speichern von Informationen und Mittel zum Steuern der Injektoren unter Berücksichtigung der gespeicherten Informationen vorgesehen sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung und ein Computerprogramm nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass ein Austausch von Injektoren eines Einspritzsystems auch dann durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung während des Betriebs einer Brennkraftmaschine erkannt werden kann, wenn in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung keine Informationen über den vorangegangenen Austausch vorliegen. Dadurch können Reaktionen der Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfolgen, um beispielsweise eine Motorkontrollleuchte zu betätigen und/oder einen Kalibriervorgang des Einspritzsystems durchzuführen.
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Erfindungsgemäß wird die Tatsache genutzt, dass auch solche Injektoren, welche während ihrer Fertigung einem Injektor-Mengen-Abgleich (IMA) unterzogen wurden – wobei die jeweils ermittelten Werte des Injektor-Mengen-Abgleichs in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung gespeichert wurden – eine Resttoleranz aufweisen, die zu ungleichen Einspritzmengen von einem Zylinder zum anderen führt. Diese Resttoleranz kann beispielsweise in einem Leerlauf der Brennkraftmaschine mittels einer so genannten Mengenausgleichsfunktion oder Zylindergleichstellung erkannt und durch Lernen von Korrekturwerten ausgeglichen werden. Zum Erkennen der ungleichen Einspritzmengen wird beispielsweise die auf eine Verbrennung bezogene zylinderindividuelle Drehzahländerung einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ausgewertet.
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Dabei ergeben die so genannten Mengenstellgrößen der Mengenausgleichsfunktion einen für jeden Injektor individuellen Korrekturwert, und entsprechend weist nach erfolgter Korrektur ein vorliegender Satz von Injektoren ein charakteristisches Muster von Korrekturwerten auf. Darauf aufbauend kann ein Vergleich vorgenommen werden, wobei mindestens ein in einem früheren Betriebszyklus der Brennkraftmaschine ermittelter individueller Korrekturwert eines Injektors gegen einen entsprechenden in einem späteren Betriebszyklus ermittelten Korrekturwert verglichen wird – ein Austausch eine Injektors gegen einen anderen kann ja nur zwischen zwei Betriebszyklen, also bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine durchgeführt werden.
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Beispielsweise können Schwellwerte für einen Differenzbetrag eines früheren zu einem späteren Korrekturwert vorgegeben sein, um den Vergleich durchzuführen bzw. zu bewerten. Fallweise kann es ein Ergebnis des Vergleichs sein, dass etwa ein Austausch von mindestens einem Injektor stattgefunden hat. Abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs und ebenso abhängig von in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorliegenden Informationen, die einen zuvor erfolgten Austausch anzeigen oder nicht anzeigen, kann daraufhin eine passende Reaktion in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung der Brennkraftmaschine erfolgen.
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Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass für einen Satz von Injektoren der Brennkraftmaschine ein für den Satz charakteristisches Muster der Korrekturwerte ermittelt wird, und dass ein früher ermitteltes Muster gegen ein später ermitteltes Muster verglichen wird. Damit können alternativ oder ergänzend zu dem beschriebenen Vergleich der Korrekturwerte einzelner Injektoren auch die Muster eines vorliegenden Satzes von Injektoren gegeneinander verglichen werden. Auf diese Weise können die Injektoren in der Gesamtheit bewertet werden, wodurch der Ablauf des Verfahrens vereinfacht und abgekürzt werden kann.
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Weiterhin schlägt die Erfindung vor, dass als späterer Korrekturwert ein Korrekturwert oder als späteres Muster ein Muster verwendet wird, der bzw. das zu Beginn eines Betriebszyklus ermittelt wird. Dadurch wird erreicht, dass die Ermittlung der Korrekturwerte bzw. der Muster, sowie deren Vergleich mit früher ermittelten Korrekturwerten bzw. Mustern kurz nach einem Start der Brennkraftmaschine erfolgen kann. Dadurch wird verhindert, dass die Brennkraftmaschine allzulange mit einem neuen Injektor betrieben wird, dessen IMA-Werte nicht eingegeben wurden und der daher zu stärkeren Abgasemissionen, höherem Kraftstoffverbrauch und eingeschränkter Laufruhe führt..
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Ergänzend ist vorgesehen, dass als früherer Korrekturwert ein Korrekturwert oder als früheres Muster ein Muster verwendet wird, der bzw. das gegen Ende eines Betriebszyklus ermittelt wurde. Damit wird sichergestellt, dass die jeweils letztgültigen Korrekturwerte bzw. Muster ermittelt und in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung abgespeichert werden können. Damit kann zu Beginn des folgenden Betriebszyklus gegen diese letztgültigen Korrekturwerte bzw. Muster der Vergleich durchgeführt werden und ein eventuell zwischenzeitlich erfolgter Austausch von mindestens einem Injektor besonders gut erkannt werden.
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Das Verfahren arbeitet besonders genau, wenn der Korrekturwert oder das Muster in einem Leerlauf der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Der Leerlauf stellt eine einfache und reproduzierbare Betriebsbedingung dar, die sich vorteilhaft zur Ermittlung der Korrekturwerte und für einen eventuellen Abgleich der Injektoren eignet.
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Besonders nützlich ist die Erfindung, wenn die von dem Ergebnis des Vergleichs abhängige Reaktion eine Meldung, ein Verändern von Informationen in einem Speicher der Steuer- und/oder Regeleinrichtung, und/oder ein Durchlaufen eines spezifischen Programmteils in einem Computerprogramm der Steuer- und/oder Regeleinrichtung umfasst. Beispielsweise kann eine Motorkontrollleuchte (MIL, ”Malfunction Indication Lamp”) zur Information des Fahrers betätigt werden oder es können Fehlerbits oder dergleichen in einem Speicher der Steuer- und/oder Regeleinrichtung gesetzt werden, um im Rahmen einer Werkstattdiagnose den Austausch der Injektoren oder der dadurch eventuell verursachten Abweichungen zu erkennen. Vorteilhaft kann auch mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung eine eventuell mögliche erweiterte Kalibrierung der Injektoren erfolgen, um die Abweichungen kurzfristig zu beheben.
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Ergänzend sieht die Erfindung vor, dass die Reaktion, ja vielleicht sogar die Durchführung des gesamten oben genannten Vergleichsverfahrens, nur dann erfolgt, wenn in dem Speicher der Steuer- und/oder Regeleinrichtung keine Information darüber vorliegt, dass ein Austausch von mindestens einem Injektor vorgenommen wurde. Dadurch kann das Verfahren gezielt eingesetzt werden, wobei gegebenenfalls Rechenzeit gespart wird und mögliche Fehldiagnosen unwahrscheinlicher werden.
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein vereinfachtes Schema einer Brennkraftmaschine und einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung; und
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2 ein Flussdiagramm für ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.
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Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10 eines Kraftfahrzeugs mit vorliegend vier Zylindern 12a, 12b, 12c und 12d und zugehörigen Injektoren 14a, 14b, 14c und 14d. Im oberen Bereich der 1 ist eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 16 dargestellt, welche ein Computerprogramm 18, einen Speicher 20 und einen spezifischen Programmteil 22 umfasst.
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Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 16 steuert unter anderem die vier Injektoren 14a bis 14d und erhält unter anderem Informationen von einem nicht gezeigten Drehzahlsensor, der ein zeitlich hochaufgelöstes Drehzahlsignal einer Kurbelwelle 24 der Brennkraftmaschine 10 bereitstellt. Dies ist in der Zeichnung über nicht bezeichnete Leitungen bzw. Pfeile dargestellt.
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Bei der Herstellung der Injektoren 14a–14d werden deren Einspritzmengen an bestimmten Ansteuerpunkten vermessen. Diese für jeden Injektor individuellen Messdaten (”IMA-Werte”) werden beim Einbau des Injektors 14a–14d im Normalfall der Steuer- und Regeleinrichtung 16 mitgeteilt und dort abgespeichert, um im Betrieb den Kraftstoff trotz der immer vorhandenen Fertigungstoleranzen den Zylindern 12a–12d genau zumessen zu können. Trotz dieser als Injektor-Mengenabgleich bekannten Funktion kann es wegen immer noch vorhandener Toleranzen oder auch über die Lebensdauer zu Mengenabweichungen zwischen den Injektoren 14a–14d kommen. Daher ist eine Mengenausgleichsfunktion bzw. Zylindergleichstellung vorgesehen, die auf der Basis der zylinderindividuellen und durch die jeweiligen unterschiedlichen Verbrennungen in den Zylindern 12a–d bewirkten Drehzahlschwankungen Korrekturwerte lernt und abspeichert. Diese Funktion wird, wie hiernach dargelegt wird, dazu verwendet, einen Austausch eine Injektors 14a–14d zu erkennen, bei dem die IMA-Werte der Steuer- und Regeleinrichtung 16 nicht mitgeteilt wurden.
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Nach einem Start der Brennkraftmaschine 10 werden in einem Leerlaufbetrieb für die Injektoren 14a bis 14d individuelle Korrekturwerte 30 berechnet, um die einzuspritzende Soll-Kraftstoffmenge mittels der oben beschriebenen Mengenausgleichsfunktion korrigieren zu können. Der Satz der vier Korrekturwerte 30 wird auch als ein Muster bezeichnet. Anschließend werden die vier Korrekturwerte 30 gegen frühere Korrekturwerte 32 – also Korrekturwerte 30, die am Ende eines früheren Betriebszyklus der Brennkraftmaschine 10 ermittelt und im Speicher 20 gespeichert wurden – verglichen. Abhängig vom Ergebnis des Vergleichs und unter Berücksichtigung vom im Speicher 20 vorhandenen Informationen über einen eventuell zwischenzeitlich vorgenommenen Austausch mindestens eines Injektors 14a bis 14d erfolgt gegebenenfalls eine Reaktion 34, welche vorliegend in der 1 eine Verzweigung zu einem spezifischen Programmteil 22 umfasst.
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Mittels des spezifischen Programmteils 22 kann beispielsweise eine Motorkontrollleuchte (MIL, ”Malfunction Indication Lamp”) zur Information des Fahrers betätigt werden, oder es können Fehlerbits oder dergleichen in dem Speicher 20 gesetzt werden, um im Rahmen einer Werkstattdiagnose einen zwar erfolgten, aber nicht in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 16 dokumentierten Austausch der Injektoren 14a bis 14d oder der dadurch verursachten Abweichungen zu erkennen. Außerdem kann das Programmteil 22 nötigenfalls eine erweiterte Kalibrierung der Injektoren 14a bis 14d durchführen.
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2 zeigt ein Flussdiagramm für das Computerprogramm 18 zur Durchführung des Verfahrens. Die Abarbeitung erfolgt in der Zeichnung der 2 im Wesentlichen von oben nach unten. Die Prozedur beginnt in einem Start-Block 50. In einem Abfrageblock 52 wird geprüft, ob nach einem voran gegangenen Start der Brennkraftmaschine 10 bereits individuelle Korrekturwerte 30 ermittelt und gegen frühere Korrekturwerte 32 verglichen wurden. Ist dies der Fall, so wird in einem weiteren Abfrageblock 54 geprüft, ob das Ergebnis dieses Vergleichs eindeutig war, das heißt, ob mit einer genügenden Wahrscheinlichkeit darauf geschlossen werden konnte, dass ein eventuell zwischenzeitlicher Austausch mindestens eines Injektors erfolgte oder nicht erfolgte. Falls, zutreffend, wird zu einem Ende-Block 56 verzweigt, in dem die Prozedur endet. Falls nicht zutreffend, wird die Prozedur hinter dem Abfrageblock 52 fortgesetzt und in einem weiteren Abfrageblock 58 geprüft, ob ein Leerlauf der Brennkraftmaschine 10 vorliegt. Falls nicht zutreffend, wird die Prozedur im Ende-Block 56 vorläufig abgebrochen.
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Andernfalls werden im Block 60 individuelle Korrekturwerte 30 und ein zugehöriges Muster für die Injektoren 14a bis 14d ermittelt. In einem folgenden Block 62 werden die früheren Korrekturwerte 32 mit den späteren Korrekturwerten 30 bzw. dem Muster verglichen. Im folgenden Block 64 wird der Vergleich bewertet und es erfolgt gegebenenfalls die Reaktion 34 mit einem Sprung zu dem spezifischen Programmteil 22. Nach der Rückkehr werden mittels des Blocks 66 die individuellen Korrekturwerte 30 im Speicher 20 zwischengespeichert, wobei gegen Ende des aktuellen Betriebszyklus der Brennkraftmaschine 10 diese zwischengespeicherten Korrekturwerte 30 gegebenenfalls als die ”neuen” früheren Korrekturwerte 32 endgültig gespeichert werden. Im Ende-Block 56 endet die in der 2 dargestellte Prozedur.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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